JPH0634491A - イオン電流によるリーン限界検出方法 - Google Patents
イオン電流によるリーン限界検出方法Info
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- JPH0634491A JPH0634491A JP4193584A JP19358492A JPH0634491A JP H0634491 A JPH0634491 A JP H0634491A JP 4193584 A JP4193584 A JP 4193584A JP 19358492 A JP19358492 A JP 19358492A JP H0634491 A JPH0634491 A JP H0634491A
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- combustion
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
- F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
- F02D35/021—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using an ionic current sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
- F02P2017/125—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits
Abstract
(57)【要約】
【目的】リーンバーン領域の上限を点火毎に検出する。
【構成】点火直後のシリンダ内に流れるイオン電流の特
性を測定し、測定されたイオン電流の特性に基づいてリ
ーン限界を検出する。
性を測定し、測定されたイオン電流の特性に基づいてリ
ーン限界を検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車用の内
燃機関において、空燃比が高いリーンバーン領域で運転
される場合の希薄燃焼限界を検出するイオン電流による
リーン限界検出方法に関するものである。
燃機関において、空燃比が高いリーンバーン領域で運転
される場合の希薄燃焼限界を検出するイオン電流による
リーン限界検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、燃費向上のため、エンジンの空燃
比を理論空燃比よりもリーン側にして運転する必要性が
高まっている。このようなニーズに答えて、この種の内
燃機関では、例えば特開昭６２−１６２７４２号公報に
記載の空燃比制御装置のように、エンジンの負荷を検出
し、エンジンが所定の過渡状態にある場合には理論空燃
比によるフィードバック制御を行い、定常走行の場合に
はその理論空燃比よりリーン側に設定した空燃比にて燃
料の供給量を制御するものが知られている。そして、こ
のようなリーン側での空燃比の制御には、空燃比センサ
の出力を利用して目標とする空燃比（目標空燃比）にな
るよう制御を行っている。空燃比センサは、通常排気系
において三元触媒より上流側に配設されている。
比を理論空燃比よりもリーン側にして運転する必要性が
高まっている。このようなニーズに答えて、この種の内
燃機関では、例えば特開昭６２−１６２７４２号公報に
記載の空燃比制御装置のように、エンジンの負荷を検出
し、エンジンが所定の過渡状態にある場合には理論空燃
比によるフィードバック制御を行い、定常走行の場合に
はその理論空燃比よりリーン側に設定した空燃比にて燃
料の供給量を制御するものが知られている。そして、こ
のようなリーン側での空燃比の制御には、空燃比センサ
の出力を利用して目標とする空燃比（目標空燃比）にな
るよう制御を行っている。空燃比センサは、通常排気系
において三元触媒より上流側に配設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、空燃比を高
くしていくとトルク変動が発生することが知られており
（図６）、そのためにリーンバーン領域の上限はある値
以上の空燃比に設定することはできない。このようなト
ルク特性は、図７に示すように、環境やエンジンにより
特有のもので、そのようなそれぞれのトルク特性に応じ
てリーンバーン領域の上限空燃比は必ずしも一定とはな
らず、エンジンや運転環境にあわせて設定する必要があ
る。このような状況に対応して、目標空燃比の値はある
程度の安全率（余裕）をもって設定されている。
くしていくとトルク変動が発生することが知られており
（図６）、そのためにリーンバーン領域の上限はある値
以上の空燃比に設定することはできない。このようなト
ルク特性は、図７に示すように、環境やエンジンにより
特有のもので、そのようなそれぞれのトルク特性に応じ
てリーンバーン領域の上限空燃比は必ずしも一定とはな
らず、エンジンや運転環境にあわせて設定する必要があ
る。このような状況に対応して、目標空燃比の値はある
程度の安全率（余裕）をもって設定されている。
【０００４】しかしながら、上記したような安全率を含
んで目標空燃比を設定していると、そのために燃費が悪
化したりＮＯｘが増加したりするので、好ましくなかっ
た。これを解消するためには、トルク変動の限界を検出
して、その際の空燃比より低く目標空燃比を設定してリ
ーンバーン領域を設定することが考えられるが、有効な
トルク変動の検出方法はなく、リーンバーン領域の上限
近傍でエンジンを制御することが困難であった。
んで目標空燃比を設定していると、そのために燃費が悪
化したりＮＯｘが増加したりするので、好ましくなかっ
た。これを解消するためには、トルク変動の限界を検出
して、その際の空燃比より低く目標空燃比を設定してリ
ーンバーン領域を設定することが考えられるが、有効な
トルク変動の検出方法はなく、リーンバーン領域の上限
近傍でエンジンを制御することが困難であった。
【０００５】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。
とを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係るイオン電流によるリーン限
界検出方法は、点火直後のシリンダ内に流れるイオン電
流の特性を測定し、測定されたイオン電流の特性に基づ
いてリーン限界を検出することを特徴とする。
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係るイオン電流によるリーン限
界検出方法は、点火直後のシリンダ内に流れるイオン電
流の特性を測定し、測定されたイオン電流の特性に基づ
いてリーン限界を検出することを特徴とする。
【０００７】本願発明におけるイオン電流の特性とは、
次に挙げる事項を測定することにより得られる結果を指
すものとする。
次に挙げる事項を測定することにより得られる結果を指
すものとする。
【０００８】（１）イオン電流が設定値より大である期
間の時間を合計した持続時間。
間の時間を合計した持続時間。
【０００９】（２）点火から、イオン電流が設定値より
大である最終時点までの期間の持続時間。
大である最終時点までの期間の持続時間。
【００１０】（３）イオン電流値の最大値のばらつき度
合い。
合い。
【００１１】（４）イオン電流の前記最終時点までの積
分値のばらつき度合い。
分値のばらつき度合い。
【００１２】そして、少なくとも前記（１）項又は
（２）項における持続時間の長短により、リーン限界を
検出するものとする。これに加えて、前記（３）項又は
（４）項の測定結果を判定して、（１）項と（３）項又
は（４）項との測定結果に基づいて、あるいは（２）項
と（３）項又は（４）項との測定結果に基づいて、リー
ン限界を検出するものであってもよい。
（２）項における持続時間の長短により、リーン限界を
検出するものとする。これに加えて、前記（３）項又は
（４）項の測定結果を判定して、（１）項と（３）項又
は（４）項との測定結果に基づいて、あるいは（２）項
と（３）項又は（４）項との測定結果に基づいて、リー
ン限界を検出するものであってもよい。
【００１３】
【作用】このような構成のものであれば、イオン電流の
特性に基づいて、リーンバーン領域での運転の限界を検
出する。すなわち、空燃比がリーン限界を超えている場
合は、燃焼が緩慢になっていることが多く、そのために
イオン電流の特性は、燃焼時間が正常な燃焼の場合に比
較してある値より大なる電流値となる期間が長くなった
り、イオン電流のピーク値が低くなったりするので、燃
焼時間に応じて長くなる前記期間の長さ、あるいは前記
ピーク値のばらつきの度合い等を判定することによりリ
ーン限界を検出する。したがって、点火毎に、また多気
筒エンジンにあっては気筒毎にリーン限界を検出できる
ので、リーンバーン領域での空燃比の制御が容易にな
る。
特性に基づいて、リーンバーン領域での運転の限界を検
出する。すなわち、空燃比がリーン限界を超えている場
合は、燃焼が緩慢になっていることが多く、そのために
イオン電流の特性は、燃焼時間が正常な燃焼の場合に比
較してある値より大なる電流値となる期間が長くなった
り、イオン電流のピーク値が低くなったりするので、燃
焼時間に応じて長くなる前記期間の長さ、あるいは前記
ピーク値のばらつきの度合い等を判定することによりリ
ーン限界を検出する。したがって、点火毎に、また多気
筒エンジンにあっては気筒毎にリーン限界を検出できる
ので、リーンバーン領域での空燃比の制御が容易にな
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。
説明する。
【００１５】図１に概略的に示したエンジン１００は自
動車用の４気筒のもので、その吸気系１には図示しない
アクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２
が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられ
ている。サージタンク３に連通する吸気系１の吸気マニ
ホルド４の、シリンダ１０に吸気弁１０ａを介して連通
する一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁５が設けて
あり、この燃料噴射弁５を、電子制御装置６により各気
筒毎に独立して噴射すべく制御するようにしている。ま
た排気系２０には、排気ガス中の酸素濃度を測定するた
めの空燃比センサであるリーンセンサ２１が、図示しな
いマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒２２の
上流の位置に取り付けられている。このリーンセンサ２
１は、通常のＯ２センサとほぼ同様の構成を有してお
り、大気側電極と排気側電極との間に一定電圧を印加す
ることによって、フィードバック制御時の理論空燃比の
場合からリーンバーン領域における空燃比の場合に亘っ
て、排気ガス中の酸素濃度に応じて電流を出力するもの
である。
動車用の４気筒のもので、その吸気系１には図示しない
アクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２
が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられ
ている。サージタンク３に連通する吸気系１の吸気マニ
ホルド４の、シリンダ１０に吸気弁１０ａを介して連通
する一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁５が設けて
あり、この燃料噴射弁５を、電子制御装置６により各気
筒毎に独立して噴射すべく制御するようにしている。ま
た排気系２０には、排気ガス中の酸素濃度を測定するた
めの空燃比センサであるリーンセンサ２１が、図示しな
いマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒２２の
上流の位置に取り付けられている。このリーンセンサ２
１は、通常のＯ２センサとほぼ同様の構成を有してお
り、大気側電極と排気側電極との間に一定電圧を印加す
ることによって、フィードバック制御時の理論空燃比の
場合からリーンバーン領域における空燃比の場合に亘っ
て、排気ガス中の酸素濃度に応じて電流を出力するもの
である。
【００１６】電子制御装置６は、中央演算処理装置７
と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力イ
ンターフェース１１とを具備してなるマイクロコンピュ
ータシステムを主体に構成されており、その入力インタ
ーフェース９には、サージタンク３内の圧力を検出する
ための吸気圧センサ１３からの吸気圧信号ａ、エンジン
回転数ＮＥを検出するための回転数センサ１４からの回
転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ１５から
の車速信号ｃ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出す
るためのアイドルスイッチ１６からのＬＬ信号ｄ、エン
ジンの冷却水温を検出するための水温センサ１７からの
水温信号ｅ、上記したリーンセンサ２１からの電流信号
ｈなどが入力される。一方、出力インターフェース１１
からは、燃料噴射弁５に対して燃料噴射信号ｆが、また
スパークプラグ１８に対してイグニッションパルスｇが
出力されるようになっている。スパークプラグ１８に
は、高圧ダイオード２３を介してイオン電流を測定する
ためのバイアス用電源２４が接続されている。このバイ
アス電源を含むイオン電流測定のための回路及びその測
定方法それ自体は、当該分野で知られている種々の方法
が使用できる。
と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力イ
ンターフェース１１とを具備してなるマイクロコンピュ
ータシステムを主体に構成されており、その入力インタ
ーフェース９には、サージタンク３内の圧力を検出する
ための吸気圧センサ１３からの吸気圧信号ａ、エンジン
回転数ＮＥを検出するための回転数センサ１４からの回
転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ１５から
の車速信号ｃ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出す
るためのアイドルスイッチ１６からのＬＬ信号ｄ、エン
ジンの冷却水温を検出するための水温センサ１７からの
水温信号ｅ、上記したリーンセンサ２１からの電流信号
ｈなどが入力される。一方、出力インターフェース１１
からは、燃料噴射弁５に対して燃料噴射信号ｆが、また
スパークプラグ１８に対してイグニッションパルスｇが
出力されるようになっている。スパークプラグ１８に
は、高圧ダイオード２３を介してイオン電流を測定する
ためのバイアス用電源２４が接続されている。このバイ
アス電源を含むイオン電流測定のための回路及びその測
定方法それ自体は、当該分野で知られている種々の方法
が使用できる。
【００１７】電子制御装置６には、吸気圧センサ１３か
ら出力される吸気圧信号ａと回転数センサ１４から出力
される回転数信号ｂとを主な情報とし、エンジン状況に
応じて決まる各種の補正係数で基本噴射時間を補正して
燃料噴射弁開成時間すなわちインジェクタ最終通電時間
Ｔを決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁
５を制御して、エンジン負荷に応じた燃料を該燃料噴射
弁５から吸気系１に噴射させるためのプログラムが内蔵
してある。このプログラムにおいては、点火直後のシリ
ンダ内に流れるイオン電流の値を設定値と比較し、イオ
ン電流が設定値より大である期間の持続時間を測定し、
測定された持続時間が所定値を超えた場合にリーン限界
を検出するようにプログラミングされているものであ
る。
ら出力される吸気圧信号ａと回転数センサ１４から出力
される回転数信号ｂとを主な情報とし、エンジン状況に
応じて決まる各種の補正係数で基本噴射時間を補正して
燃料噴射弁開成時間すなわちインジェクタ最終通電時間
Ｔを決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁
５を制御して、エンジン負荷に応じた燃料を該燃料噴射
弁５から吸気系１に噴射させるためのプログラムが内蔵
してある。このプログラムにおいては、点火直後のシリ
ンダ内に流れるイオン電流の値を設定値と比較し、イオ
ン電流が設定値より大である期間の持続時間を測定し、
測定された持続時間が所定値を超えた場合にリーン限界
を検出するようにプログラミングされているものであ
る。
【００１８】このリーン限界検出プログラムの概要は図
２に示すようなものである。ただし、種々の補正係数を
考慮して有効噴射時間ＴＡＵを算出し、その後インジェ
クタ最終通電時間Ｔを演算するプログラムそれ自体は、
従来知られているものを利用できるので図示及び説明を
省略する。また、理想空燃比近傍で運転するためのフィ
ードバック制御とリーンバーン領域での制御との制御切
替判定は、エンジン回転数、負荷の大小、及び冷却水温
等により行うものとし、エンジンが始動中である、暖機
運転中で暖機増量を行っている、加速時等の過渡状態で
ある等の場合を除いて、エンジンが定常状態である場合
はリーンバーン領域において運転されるものとする。
２に示すようなものである。ただし、種々の補正係数を
考慮して有効噴射時間ＴＡＵを算出し、その後インジェ
クタ最終通電時間Ｔを演算するプログラムそれ自体は、
従来知られているものを利用できるので図示及び説明を
省略する。また、理想空燃比近傍で運転するためのフィ
ードバック制御とリーンバーン領域での制御との制御切
替判定は、エンジン回転数、負荷の大小、及び冷却水温
等により行うものとし、エンジンが始動中である、暖機
運転中で暖機増量を行っている、加速時等の過渡状態で
ある等の場合を除いて、エンジンが定常状態である場合
はリーンバーン領域において運転されるものとする。
【００１９】イオン電流によるリーン限界の検出は、点
火直後にバイアス電源２４からスパークプラグ１８にバ
イアス電圧を印加すると、図３に示すように、正常燃焼
の場合、イオン電流は急激に流れた後、上死点ＴＤＣ手
前で減少した後再び増加し、燃焼圧が最大となるクラン
ク角近傍でイオン電流の値が最大となるピーク値になる
ことに基づいて行うものである。これに対し、不安定燃
焼の場合は、図４に示すように、正常燃焼の場合に比
べ、燃焼後半の緩慢燃焼のため、イオン電流値は全体に
大きくならずピーク値がはっきりと現れないものであ
る。このような特性を示すイオン電流を所定時間毎に測
定して、設定値としての燃焼状態検出レベルＰＩＯＮＡ
Ｆを超える状態が持続している時間（持続時間）に基づ
いて、リーン限界を検出する。
火直後にバイアス電源２４からスパークプラグ１８にバ
イアス電圧を印加すると、図３に示すように、正常燃焼
の場合、イオン電流は急激に流れた後、上死点ＴＤＣ手
前で減少した後再び増加し、燃焼圧が最大となるクラン
ク角近傍でイオン電流の値が最大となるピーク値になる
ことに基づいて行うものである。これに対し、不安定燃
焼の場合は、図４に示すように、正常燃焼の場合に比
べ、燃焼後半の緩慢燃焼のため、イオン電流値は全体に
大きくならずピーク値がはっきりと現れないものであ
る。このような特性を示すイオン電流を所定時間毎に測
定して、設定値としての燃焼状態検出レベルＰＩＯＮＡ
Ｆを超える状態が持続している時間（持続時間）に基づ
いて、リーン限界を検出する。
【００２０】具体的にはまず、ステップ５１では、点火
の後の測定されたイオン電流ＭＡＤＣｘの内、燃焼状態
検出レベルＰＩＯＮＡＦより大なるデータ数を計算す
る。すなわち、図５に示すように、イオン電流ＭＡＤＣ
ｘが燃焼状態検出レベルＰＩＯＮＡＦより大なる期間
が、第１期間ａと第２期間ｂとの合計である場合、Ａ／
Ｄ変換された第１期間ａと第２期間ｂとのデータ数をそ
れぞれ計算し、その合計データ数を算出する。Ａ／Ｄ変
換は、点火から所定のクランク角度（例えば８０°）の
間のみ行われるもので、それ以降は変換されない。そし
て、算出されたデータ数から燃焼持続時間ＮＩＯＮＡＦ
を算出する。この場合の計算は、Ａ／Ｄ変換周期（例え
ば２．５°ＣＡ）が判明しているので、得られたデータ
数にＡ／Ｄ変換周期を乗じることにより行われる。イオ
ン電流ＭＡＤＣｘは、エンジン回転数に応じて設定され
るＡ／Ｄ変換周期で、上死点ＴＤＣからＡ／Ｄ変換を開
始し、得られた変換値を記憶装置８のＲＡＭに記憶して
測定する。次に、ステップ５２では、算出された燃焼持
続時間ＮＩＯＮＡＦを下式（１）によりなまし処理を行
って、今回の点火における燃焼持続時間のなまし値ＮＡ
ＦＡＶｎを決定する。
の後の測定されたイオン電流ＭＡＤＣｘの内、燃焼状態
検出レベルＰＩＯＮＡＦより大なるデータ数を計算す
る。すなわち、図５に示すように、イオン電流ＭＡＤＣ
ｘが燃焼状態検出レベルＰＩＯＮＡＦより大なる期間
が、第１期間ａと第２期間ｂとの合計である場合、Ａ／
Ｄ変換された第１期間ａと第２期間ｂとのデータ数をそ
れぞれ計算し、その合計データ数を算出する。Ａ／Ｄ変
換は、点火から所定のクランク角度（例えば８０°）の
間のみ行われるもので、それ以降は変換されない。そし
て、算出されたデータ数から燃焼持続時間ＮＩＯＮＡＦ
を算出する。この場合の計算は、Ａ／Ｄ変換周期（例え
ば２．５°ＣＡ）が判明しているので、得られたデータ
数にＡ／Ｄ変換周期を乗じることにより行われる。イオ
ン電流ＭＡＤＣｘは、エンジン回転数に応じて設定され
るＡ／Ｄ変換周期で、上死点ＴＤＣからＡ／Ｄ変換を開
始し、得られた変換値を記憶装置８のＲＡＭに記憶して
測定する。次に、ステップ５２では、算出された燃焼持
続時間ＮＩＯＮＡＦを下式（１）によりなまし処理を行
って、今回の点火における燃焼持続時間のなまし値ＮＡ
ＦＡＶｎを決定する。
【００２１】 ＮＡＦＡＶｎ＝ＮＡＦＡＶｎ−１ ＋（ＮＩＯＮＡＦｎ−ＮＡＦＡＶｎ−１）／３２…（１） この後、ステップ５３では、燃焼持続時間ＮＩＯＮＡＦ
ｎから式（１）で得られた燃焼持続時間のなまし値ＮＡ
ＦＡＶを減算した値が、リーン限界検出燃焼持続時間判
定レベル（以下、時間判定レベルと称する）ＯＶＩＯＮ
ＡＦより大である場合にリーン限界であると判定する。
ｎから式（１）で得られた燃焼持続時間のなまし値ＮＡ
ＦＡＶを減算した値が、リーン限界検出燃焼持続時間判
定レベル（以下、時間判定レベルと称する）ＯＶＩＯＮ
ＡＦより大である場合にリーン限界であると判定する。
【００２２】このように、リーン限界の検出は、１つの
点火後に測定されるイオン電流により行われるので、点
火毎で、かつ気筒毎に行うことができる。
点火後に測定されるイオン電流により行われるので、点
火毎で、かつ気筒毎に行うことができる。
【００２３】上記ステップ５１においては、イオン電流
ＭＡＤＣｘが燃焼状態検出レベルＰＩＯＮＡＦより大な
る期間の燃焼持続時間ＮＩＯＮＡＦを計時したが、これ
に代えて、図６に示すように、点火から、イオン電流Ｍ
ＡＤＣｘが燃焼状態検出レベルＰＩＯＮＡＦより大であ
る最終時点までの期間ｃを計時することにより、燃焼持
続時間ＣＮＩＯＮＡＦを測定するものであってもよい
（ステップ５１´）。この場合においても、イオン電流
ＭＡＤＣｘがＡ／Ｄ変換される期間は、クランク角度に
より制限されており（例えば８０°ＣＡ）、この期間内
で最も遅くイオン電流ＭＡＤＣｘが燃焼状態検出レベル
ＰＩＯＮＡＦより大である時点を前記最終時点として採
用するものである。
ＭＡＤＣｘが燃焼状態検出レベルＰＩＯＮＡＦより大な
る期間の燃焼持続時間ＮＩＯＮＡＦを計時したが、これ
に代えて、図６に示すように、点火から、イオン電流Ｍ
ＡＤＣｘが燃焼状態検出レベルＰＩＯＮＡＦより大であ
る最終時点までの期間ｃを計時することにより、燃焼持
続時間ＣＮＩＯＮＡＦを測定するものであってもよい
（ステップ５１´）。この場合においても、イオン電流
ＭＡＤＣｘがＡ／Ｄ変換される期間は、クランク角度に
より制限されており（例えば８０°ＣＡ）、この期間内
で最も遅くイオン電流ＭＡＤＣｘが燃焼状態検出レベル
ＰＩＯＮＡＦより大である時点を前記最終時点として採
用するものである。
【００２４】次に、２つの他の実施例について、図７〜
８のフローチャートにて説明する。まず、第１の他の実
施例（図７）において、ステップ５１ａは燃焼持続時間
ＮＩＯＮＡＦの算出ステップで、上記実施例と同様であ
る。このステップ５１ａは、上記したステップ５１´で
代行されるものであってもよい。次にステップ５２ｂで
は、ステップ５１ａで得られた今回の燃焼持続時間ＮＩ
ＯＮＡＦｎを含め、数回前までに測定された燃焼持続時
間ＮＩＯＮＡＦ（例えば３２点火分）の中から最大値と
最小値とを選びだし、その差を演算して燃焼変動時間Ｎ
ＡＦＲＮＧを計算する。この後、ステップ５３ａで、得
られた燃焼変動時間ＮＡＦＲＮＧが、リーン限界を検出
するために設定された燃焼変動時間判定レベルＯＶＩＯ
ＮＲＮＧを超えている場合には、その時の燃焼がリーン
限界であったと判定する。すなわち、燃焼変動時間ＮＡ
ＦＲＮＧが燃焼変動時間判定レベルＯＶＩＯＮＲＮＧよ
り大きくなる場合は、緩慢燃焼のためにその時の燃焼持
続時間ＮＩＯＮＡＦｎが長くなり、それまでの燃焼持続
時間ＮＩＯＮＡＦと比べるとその燃焼時間ＮＩＯＮＡＦ
ｎが最大値となるためで、それに伴って燃焼変動時間Ｎ
ＡＦＲＮＧが大きくなるものである。
８のフローチャートにて説明する。まず、第１の他の実
施例（図７）において、ステップ５１ａは燃焼持続時間
ＮＩＯＮＡＦの算出ステップで、上記実施例と同様であ
る。このステップ５１ａは、上記したステップ５１´で
代行されるものであってもよい。次にステップ５２ｂで
は、ステップ５１ａで得られた今回の燃焼持続時間ＮＩ
ＯＮＡＦｎを含め、数回前までに測定された燃焼持続時
間ＮＩＯＮＡＦ（例えば３２点火分）の中から最大値と
最小値とを選びだし、その差を演算して燃焼変動時間Ｎ
ＡＦＲＮＧを計算する。この後、ステップ５３ａで、得
られた燃焼変動時間ＮＡＦＲＮＧが、リーン限界を検出
するために設定された燃焼変動時間判定レベルＯＶＩＯ
ＮＲＮＧを超えている場合には、その時の燃焼がリーン
限界であったと判定する。すなわち、燃焼変動時間ＮＡ
ＦＲＮＧが燃焼変動時間判定レベルＯＶＩＯＮＲＮＧよ
り大きくなる場合は、緩慢燃焼のためにその時の燃焼持
続時間ＮＩＯＮＡＦｎが長くなり、それまでの燃焼持続
時間ＮＩＯＮＡＦと比べるとその燃焼時間ＮＩＯＮＡＦ
ｎが最大値となるためで、それに伴って燃焼変動時間Ｎ
ＡＦＲＮＧが大きくなるものである。
【００２５】次に、第２の他の実施例（図８）において
は、上記２つの実施例同様、ステップ５１ｂでは燃焼持
続時間ＮＩＯＮＡＦを算出する。ステップ５２ｂでは、
今回の点火における燃焼持続時間ＮＩＯＮＡＦを含め、
それ以前に測定された数回分の燃焼持続時間ＮＩＯＮＡ
Ｆ（例えば３２点火分）の標準偏差を、平均値で除して
燃焼の変動係数ＮＩＯＮＨＤＫを算出する。標準偏差の
演算は、一般によく知られている方法で行われるもので
あってよい。次に、ステップ５３ｂでは、得られた変動
係数ＮＩＯＮＨＤＫｎが、リーン限界を検出するために
設定された燃焼変動係数判定レベルＯＶＩＯＮＨＤＫを
超えている場合には、その時の燃焼がリーン限界であっ
たと判定する。つまり、変動係数ＮＩＯＮＨＤＫｎが燃
焼変動係数判定レベルＯＶＩＯＮＨＤＫを超えているこ
とは、燃焼持続時間ＮＩＯＮＡＦが失火や緩慢燃焼でば
らついていることに起因する。なお、標準偏差に代え
て、統計における分散を用いてもよい。
は、上記２つの実施例同様、ステップ５１ｂでは燃焼持
続時間ＮＩＯＮＡＦを算出する。ステップ５２ｂでは、
今回の点火における燃焼持続時間ＮＩＯＮＡＦを含め、
それ以前に測定された数回分の燃焼持続時間ＮＩＯＮＡ
Ｆ（例えば３２点火分）の標準偏差を、平均値で除して
燃焼の変動係数ＮＩＯＮＨＤＫを算出する。標準偏差の
演算は、一般によく知られている方法で行われるもので
あってよい。次に、ステップ５３ｂでは、得られた変動
係数ＮＩＯＮＨＤＫｎが、リーン限界を検出するために
設定された燃焼変動係数判定レベルＯＶＩＯＮＨＤＫを
超えている場合には、その時の燃焼がリーン限界であっ
たと判定する。つまり、変動係数ＮＩＯＮＨＤＫｎが燃
焼変動係数判定レベルＯＶＩＯＮＨＤＫを超えているこ
とは、燃焼持続時間ＮＩＯＮＡＦが失火や緩慢燃焼でば
らついていることに起因する。なお、標準偏差に代え
て、統計における分散を用いてもよい。
【００２６】以上のようにしてリーン限界が検出された
場合、その結果を利用して以下に説明するようにして燃
料噴射量を補正すれば、良好な状態でリーンバーン領域
における運転が継続できる。
場合、その結果を利用して以下に説明するようにして燃
料噴射量を補正すれば、良好な状態でリーンバーン領域
における運転が継続できる。
【００２７】以下に、リーン限界が検出された場合の燃
料噴射量の増量補正について、図９に示したフローチャ
ートにより説明する。まず、ステップ６１では、図示し
ないカムポジションセンサからの気筒判別信号により第
１気筒か否かを判定し、第１気筒であればステップ６２
に移行し、第１気筒でなければ第２、３、４気筒のいず
れかの気筒の処理に進む。それぞれの気筒については、
第１気筒における処理と同様であるので、説明は省略す
る。ステップ６２では、リーン限界が検出されているか
否かを判定し、リーン限界の場合はステップ６３に移行
し、そうでない場合はステップ６４に進む。ステップ６
３では、リーン限界による噴射補正係数ＦＴＡＵＬＮ１
を下式（２）により演算する。式（２）において、今回
の噴射補正係数ＦＴＡＵＬＮ１ｎは、前回の噴射補正係
数ＦＴＡＵＬＮｎ−１からリーン限界時の補正加算量を
加算して求める。
料噴射量の増量補正について、図９に示したフローチャ
ートにより説明する。まず、ステップ６１では、図示し
ないカムポジションセンサからの気筒判別信号により第
１気筒か否かを判定し、第１気筒であればステップ６２
に移行し、第１気筒でなければ第２、３、４気筒のいず
れかの気筒の処理に進む。それぞれの気筒については、
第１気筒における処理と同様であるので、説明は省略す
る。ステップ６２では、リーン限界が検出されているか
否かを判定し、リーン限界の場合はステップ６３に移行
し、そうでない場合はステップ６４に進む。ステップ６
３では、リーン限界による噴射補正係数ＦＴＡＵＬＮ１
を下式（２）により演算する。式（２）において、今回
の噴射補正係数ＦＴＡＵＬＮ１ｎは、前回の噴射補正係
数ＦＴＡＵＬＮｎ−１からリーン限界時の補正加算量を
加算して求める。
【００２８】 ＦＴＡＵＬＮ１ｎ＝ＦＴＡＵＬＮｎ−１＋ＫＴＡＵＬＮ１Ａ …（２） これに対し、ステップ６４では、下式（３）により噴射
補正係数ＦＴＡＵＬＮ１を演算する。式（３）におい
て、ＫＴＡＵＬＮ１Ｄは、リーン限界となるまでのリー
ンバーン領域における補正減算量である。
補正係数ＦＴＡＵＬＮ１を演算する。式（３）におい
て、ＫＴＡＵＬＮ１Ｄは、リーン限界となるまでのリー
ンバーン領域における補正減算量である。
【００２９】 ＦＴＡＵＬＮ１ｎ＝ＦＴＡＵＬＮｎ−１−ＫＴＡＵＬＮ１Ｄ …（３） ステップ６５では、算出された噴射補正係数ＦＡＵＬＮ
１により第１気筒の燃料噴射量のための有効噴射時間Ｔ
ＡＵ１を演算する。
１により第１気筒の燃料噴射量のための有効噴射時間Ｔ
ＡＵ１を演算する。
【００３０】 ＴＡＵ１＝ＴＡＵＢＳＥ１×ＦＡＵＬＮ１ …（４） なお、ＴＡＵＢＳＥ１は、基本噴射時間ＴＰに演算時点
で必要とされる各種の補正係数を乗じたものである。
で必要とされる各種の補正係数を乗じたものである。
【００３１】以上の構成と上記実施例の構成とを合せた
構成において、リーンバーン領域での運転が行われてい
る場合に、各気筒において点火毎にイオン電流の計測が
実行され、その計測されたイオン電流の燃焼持続時間Ｎ
ＩＮＯＮＡＦからリーン限界を検出する。この場合、制
御はステップ５１→５２→５３と進み、今回計測された
イオン電流の燃焼持続時間ＮＩＯＮＡＦｎから今回の燃
焼持続時間のなまし値ＮＡＦＡＶｎを減算して、その結
果によりリーン限界における運転状態かどうかを判定す
るものである。つまり、図４に示した、不安定時のイオ
ン電流の変化では、正常時に比較してピークが現れるこ
となく燃焼し、その燃焼持続時間ＮＩＮＯＮＡＦが正常
時に比べて長くなるものである。このようにしてリーン
限界が検出されると、制御はステップ６１に移行してリ
ーン限界における燃料噴射量の補正を行う。検出された
リーン限界における気筒が第１気筒である場合は、制御
は、ステップ６１→６２→６３→６５と進み、第１気筒
の燃料噴射量が増量補正される。この後、同じ第１気筒
でリーン限界でない運転状態になった場合は、制御は、
ステップ６１→６２→６４→６５と進み、燃料噴射量が
減量補正されて空燃比がさらにリーン側へと移される。
構成において、リーンバーン領域での運転が行われてい
る場合に、各気筒において点火毎にイオン電流の計測が
実行され、その計測されたイオン電流の燃焼持続時間Ｎ
ＩＮＯＮＡＦからリーン限界を検出する。この場合、制
御はステップ５１→５２→５３と進み、今回計測された
イオン電流の燃焼持続時間ＮＩＯＮＡＦｎから今回の燃
焼持続時間のなまし値ＮＡＦＡＶｎを減算して、その結
果によりリーン限界における運転状態かどうかを判定す
るものである。つまり、図４に示した、不安定時のイオ
ン電流の変化では、正常時に比較してピークが現れるこ
となく燃焼し、その燃焼持続時間ＮＩＮＯＮＡＦが正常
時に比べて長くなるものである。このようにしてリーン
限界が検出されると、制御はステップ６１に移行してリ
ーン限界における燃料噴射量の補正を行う。検出された
リーン限界における気筒が第１気筒である場合は、制御
は、ステップ６１→６２→６３→６５と進み、第１気筒
の燃料噴射量が増量補正される。この後、同じ第１気筒
でリーン限界でない運転状態になった場合は、制御は、
ステップ６１→６２→６４→６５と進み、燃料噴射量が
減量補正されて空燃比がさらにリーン側へと移される。
【００３２】このように、リーン限界の検出は、点火毎
に行え、その検出を利用することよにより、各気筒毎に
燃料噴射量の補正が実施できるので、運転環境が変化し
ても柔軟に対応することができ、また個々のエンジンに
対しても同様であり、したがって、一定しないリーン限
界に十分近接した領域において希薄燃焼で運転すること
が可能となり、限界におけるリーン状態での運転である
ので燃費を改善することができ、加えてトルク変動の発
生を抑えてドライバビリティ及びエミッションの悪化が
防止できるものである。
に行え、その検出を利用することよにより、各気筒毎に
燃料噴射量の補正が実施できるので、運転環境が変化し
ても柔軟に対応することができ、また個々のエンジンに
対しても同様であり、したがって、一定しないリーン限
界に十分近接した領域において希薄燃焼で運転すること
が可能となり、限界におけるリーン状態での運転である
ので燃費を改善することができ、加えてトルク変動の発
生を抑えてドライバビリティ及びエミッションの悪化が
防止できるものである。
【００３３】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではなく、多気筒エンジンにおいて、同時噴
射で制御されるものであってもよい。
されるものではなく、多気筒エンジンにおいて、同時噴
射で制御されるものであってもよい。
【００３４】また、リーン限界を検出する場合に、上記
のそれぞれの実施例では、イオン電流ＭＡＤＣｘが設定
値より大である期間の持続時間あるいは点火からイオン
電流ＭＡＤＣｘが設定値より大である最終時点までの期
間の持続時間に基づいてリーン限界を判定したが、これ
らの持続時間を測定して判定するものに加えて、イオン
電流ＭＡＤＣｘの最大値のばらつきの度合いを判定し
て、持続時間とイオン電流ＭＡＤＣｘの最大値とに基づ
いてリーン限界を判定するものであってもよい。あるい
は、イオン電流ＭＡＤＣｘのばらつきの度合いにかえ
て、点火から、イオン電流ＭＡＤＣｘが燃焼状態検出レ
ベルＰＩＯＮＡＦより大である最終時点までの期間の積
分値のばらつき度合いを、判定するものであってもよ
い。
のそれぞれの実施例では、イオン電流ＭＡＤＣｘが設定
値より大である期間の持続時間あるいは点火からイオン
電流ＭＡＤＣｘが設定値より大である最終時点までの期
間の持続時間に基づいてリーン限界を判定したが、これ
らの持続時間を測定して判定するものに加えて、イオン
電流ＭＡＤＣｘの最大値のばらつきの度合いを判定し
て、持続時間とイオン電流ＭＡＤＣｘの最大値とに基づ
いてリーン限界を判定するものであってもよい。あるい
は、イオン電流ＭＡＤＣｘのばらつきの度合いにかえ
て、点火から、イオン電流ＭＡＤＣｘが燃焼状態検出レ
ベルＰＩＯＮＡＦより大である最終時点までの期間の積
分値のばらつき度合いを、判定するものであってもよ
い。
【００３５】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。
【００３６】
【発明の効果】本発明は、以上に詳述したように、イオ
ン電流の特性に基づいて、すなわちイオン電流の持続時
間の長さ、イオン電流値の最大値のばらつき度合い及び
イオン電流の積算量のばらつき度合い等の１つあるいは
複数を組み合わせて空燃比のリーン限界を検出するの
で、これを利用するリーンバーン領域での空燃比制御を
容易にすることができる。
ン電流の特性に基づいて、すなわちイオン電流の持続時
間の長さ、イオン電流値の最大値のばらつき度合い及び
イオン電流の積算量のばらつき度合い等の１つあるいは
複数を組み合わせて空燃比のリーン限界を検出するの
で、これを利用するリーンバーン領域での空燃比制御を
容易にすることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。
【図２】同実施例の制御手順を示すフローチャート図。
【図３】同実施例の燃焼圧とイオン電流とのクランク角
に対する変化を示すグラフ。
に対する変化を示すグラフ。
【図４】同実施例の安定燃焼時のイオン電流と不安定燃
焼時のイオン電流とのクランク角に対する変化を示すグ
ラフ。
焼時のイオン電流とのクランク角に対する変化を示すグ
ラフ。
【図５】同実施例のステップ５１における燃焼持続時間
を示す作用説明図。
を示す作用説明図。
【図６】同実施例のステップ５１´における燃焼持続時
間を示す作用説明図。
間を示す作用説明図。
【図７】本発明の第１の他の実施例の制御手順を示すフ
ローチャート図。
ローチャート図。
【図８】本発明の第２の他の実施例の制御手順を示すフ
ローチャート図。
ローチャート図。
【図９】同実施例のリーン限界検出による燃料噴射量制
御の制御手順を示すフローチャート図。
御の制御手順を示すフローチャート図。
【図１０】空燃比に対するトルク変動の変化を示すグラ
フ。
フ。
【図１１】従来例におけるリーン限界のばらつきを示す
グラフ。
グラフ。
６…電子制御装置 ７…中央演算処理装置 ８…記憶装置 ９…入力インターフェース １０…シリンダ １１…出力インターフェース １８…スパークプラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 定夫 大阪府池田市桃園２丁目１番１号 ダイハ ツ工業株式会社内 (72)発明者 竹内 学 大阪市淀川区塚本１丁目15番27号 ダイヤ モンド電機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】点火直後のシリンダ内に流れるイオン電流
の特性を測定し、 測定されたイオン電流の特性に基づいてリーン限界を検
出することを特徴とするイオン電流によるリーン限界検
出方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19358492A JP3150429B2 (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | イオン電流によるリーン限界検出方法 |
| US08/091,051 US5452603A (en) | 1992-07-21 | 1993-07-14 | Method for detecting lean limit by means of ionic current in an internal combustion engine |
| DE4324312A DE4324312C2 (de) | 1992-07-21 | 1993-07-20 | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine in einem Magergemisch-Verbrennungsbereich |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19358492A JP3150429B2 (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | イオン電流によるリーン限界検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634491A true JPH0634491A (ja) | 1994-02-08 |
| JP3150429B2 JP3150429B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=16310421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19358492A Expired - Fee Related JP3150429B2 (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | イオン電流によるリーン限界検出方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5452603A (ja) |
| JP (1) | JP3150429B2 (ja) |
| DE (1) | DE4324312C2 (ja) |
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| WO2007080800A1 (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Daihatsu Motor Co., Ltd. | イオン電流に基づく内燃機関の空燃比判定方法 |
| US7448253B2 (en) | 2004-08-20 | 2008-11-11 | Daihatsu Motor Co., Ltd. | Combustion state determination method of internal combustion engine |
| JP2009221887A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Daihatsu Motor Co Ltd | 内燃機関の燃焼状態判定方法 |
| JP2009221888A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Daihatsu Motor Co Ltd | 内燃機関の燃焼状態判定方法 |
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| SE507263C2 (sv) * | 1995-04-05 | 1998-05-04 | Sem Ab | Sätt att utföra jonströmmätning i en förbränningsmotor där mager bränsleblandning används |
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- 1993-07-14 US US08/091,051 patent/US5452603A/en not_active Expired - Lifetime
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